Arduino Uno Automated Sunshade System: 9 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Den skapade produkten är ett automatiskt solskyddssystem för fordon, den är helt autonom och styrs av temperatur- och ljussensorer. Detta system skulle göra det möjligt för en skugga att helt enkelt täcka bilens fönster när bilen nådde en viss temperatur och när en viss mängd ljus passerade genom bilen. Gränser sattes så att skuggan inte skulle fungera när ett fordon är på. En omkopplare lades till systemet om du ville höja skuggan trots att ingen av parametrarna var uppfyllda. Om det till exempel var en sval natt och du ville ha din bil täckt för integritet, kan du helt enkelt trycka på strömbrytaren för att höja skuggan. Du kan också stänga av strömbrytaren för att stänga av systemet helt.

Problemmeddelande -”När fordon lämnas ute i värmen kan fordonets innertemperatur bli mycket obekväm, särskilt för en själv när man går in i bilen eller för passagerare kvar i fordonet. Att ha ett blindsystem kan också fungera som en säkerhetsanordning för att förhindra att någon ser inuti ditt fordon.” Även om det finns solskydd för bilar som är enkla och enkla att sätta upp, kan det ibland vara ett besvär och du kan glömma att sätta upp det. Med ett automatiskt solskyddssystem behöver du inte sätta upp nyanserna manuellt eller komma ihåg att sätta upp dem eftersom det automatiskt skulle stiga vid behov.

Bildkälla:

Steg 1: Designkonceptprocess

Jag ville ha en enkel att göra och använda design som så småningom kunde integreras i ett fordon. Det betyder att det skulle vara en redan installerad funktion för fordonet. Men som för närvarande konstruerad kan den också användas för fönsterskärmssystem. För designskapande processen gjordes flera skisser och idéer, men efter att ha använt en beslutsmatris var den nu gjorda produkten det beslutade konceptet att konstruera.

Steg 2: Material som används

Bilderna är av faktiska komponenter som används i projektet. Projektdatablad finns i det bifogade dokumentet. Alla datablad kunde inte tillhandahållas. Det kostade mig ungefär $ 146 att bygga hela produkten.

De flesta delar och komponenter kom från Amazon eller en hemförbättringsbutik som heter Lowe's.

Andra enheter som används:

Wire strippers

Tång

stjärnskruvmejsel

spårmejsel

Multimätare

Bärbar dator

Arduino nedladdade program

Steg 3: Logik: Hur det fungerar

Kretsar:

Genom en dator eller bärbar dator skickas kod från Arduino -programmeraren till Arduino Uno som sedan läser koden och tillämpar kommandona. När koden har laddats upp till Arduino Uno behöver du inte vara ansluten till datorn för att fortsätta programmet så länge Arduino Uno får en annan strömförsörjning att köra. H - bron i kretsen ger en effekt på 5 volt som är tillräckligt för att styra Arduino Uno. Att låta systemet fungera utan datorn som strömförsörjning för Arduino Uno, vilket gör systemet bärbart, vilket är nödvändigt om det ska användas i ett fordon.

Två gränslägesbrytare, en temperaturgivare, en ljussensor, en RBG -LED och en H - bro är ansluten till Arduino Uno.

RBG -lysdioden ska indikera var avtryckaren sitter. När avtryckaren är i bottenläge som aktiverar den nedre gränsbrytaren lyser lysdioden rött. När avtryckaren är mellan båda gränsbrytarna lyser lysdioden blått. När avtryckaren är högst upp i den övre gränsbrytaren visar lysdioden en rosa-röd.

Gränslägesbrytarna är brytare för kretsen för att berätta för systemet att stoppa motorrörelsen.

H - Bridge fungerar som ett relä för motorrotationsstyrning. det fungerar genom att slå på i par. det växlar strömflödet genom motorn, som styr spänningspolariteten så att riktningsändring kan ske.

Ett 12 Volt, 1,5 Amp batteri ger ström till motorn. Batteriet är anslutet till H - bryggan så att motorns rotationsriktning kan kontrolleras.

En manuell omkopplare är mellan batteriet och H - bryggan för att fungera som en på/ av -komponent för att simulera när bilen är på eller av. När omkopplaren är på och indikerar att fordonet är på kommer ingen åtgärd att inträffa alls. På det sättet fungerar inte skuggan när du kör din bil. När omkopplaren är avstängd och fungerar som om fordonet är avstängt på samma sätt fungerar systemet och fungerar som det ska.

Temperatursensorn är keystone -komponenten för kretsen, om en temperatur på ett inställt tröskelvärde inte uppfylls kommer ingen åtgärd att göras även om ljuset märks. Om temperaturgränsen är uppfylld kontrollerar koden ljussensorerna.

Om parametrarna för ljus- och temperaturgivare är uppfyllda säger systemet till motorn att den ska röra sig.

Fysisk komponent:

En växel är ansluten till en 12V 200rpm växlad likströmsmotor. Kugghjulet driver en drivstång som roterar ett kedje- och kedjehjulsystem som styr uppåt eller nedåt rörelsen av en aluminiumstång som är fäst vid kedjan. Metallstången är ansluten till skärmen, så att den kan höjas eller sänkas beroende på vad de nuvarande kodparametrarna kräver att skärmen ska vara vid.

Steg 4: Projektutveckling

Skapandeprocess:

Steg 1) Bygg ram

Steg 2) Fäst komponenter på ramen; inkluderar växel- och kedjesystem, även rullskärm med låsstift borttaget

Jag använde tång för att ta bort ändkåpan från rullskärmen för att ta bort låsstiftet. Om det inte är försiktigt kommer fjäderspänningen i rullskärmen att varva ner, om det händer är det lätt att vinda upp igen. Håll bara rullskärmen och vrid den inre mekanismen tills den är tät.

Steg 3) Gör krets på brödbräda - använd bygelkablar för att ansluta rätt brödbräda till Arduino digital eller analog stift.

Steg 4) Skapa kod i Arduino

Steg 5) Testkod; Titta på utskrift på seriell bildskärm, om problem gör korrigeringar av kod.

Steg 6) Avsluta projektet; Koden fungerar med skapad krets och produktstruktur.

Många forum och självstudievideor användes för att hjälpa mig att skapa mitt projekt.

Referenslista:

• https://www.bc-robotics.com/tutorials/controlling-…
• https://learn.adafruit.com/tmp36-temperature-senso…
• https://steps2make.com/2017/10/arduino-temperature…
• https://learn.adafruit.com/tmp36-temperature-senso…
• https://forum.allaboutcircuits.com/threads/start-s…
• https://www.instructables.com/id/Control-DC-Motor-…
• https://forum.allaboutcircuits.com/threads/start-s…
• https://www.arduino.cc/
• https://forum.allaboutcircuits.com/threads/start-s…
• https://howtomechatronics.com/tutorials/arduino/a…
• https://forum.allaboutcircuits.com/threads/start-s…
• https://www.energyefficientsolutions.com/Radiant-B…

Med försök och fel, forskning och ytterligare hjälp från kollegor plus professorer kunde jag skapa mitt sista projekt.

Steg 5: Skapningsprocess: ramverk

Produkten skulle konstrueras så att den kunde tillverkas med delar som var ganska lätta att få tag på.

Den fysiska ramen var gjord av bara cederträ och skruvar.

Ramen är 24 tum lång och 18 tum lång. det är ungefär en 1: 3 -skala för en genomsnittlig fordonsruta i full storlek.

Den fysiska produkten har två plastdrev och kedjesatser, två metallstavar och en rullskärm.

En växel är ansluten till likströmsmotorn, den roterar en metallstav som fungerar som en drivaxel som styr kedjans rörelse. Förarstången tillsattes för att få skuggan att röra sig jämnt.

Växeln och kedjan tillåter en annan metallstav att lyfta och sänka skuggan, och fungerar som en utlösare för de två gränslägesbrytarna..

Rullskärmen hade ursprungligen en låsmekanism i den när den köptes och jag tog ut den. Detta gav rullskärmen möjligheten att dras upp och sänkas ned utan att låsas i ett läge när lyftrörelsen stoppats.

Steg 6: Kabeldragning

Ledningarna måste ordnas ordentligt och ledningarna måste separeras så att ingen störning uppstår mellan ledningarna. Ingen lödning gjordes under detta projekt.

En Ywrobot LDR-ljussensor används som ljuddetektor, det är ett fotomotstånd anslutet till analog stift A3 på Arduino UNO

En DS18B20 temperatursensor används som en inställd temperaturparameter för projektet, den läses upp i Celsius och jag konverterade den till utläsning i Fahrenheit. DS18B20 kommunicerar över en 1-tråds buss. Ett bibliotek måste laddas ner och integreras i Arudino -kodskissen för att DS18B20 ska kunna användas. Temperaturgivaren är ansluten till digital stift 2 på Arduino UNO

En RBG -LED används som indikator för var skuggpositionen är. Rött är när skuggan är helt upp eller helt ned, och är blå när den är i rörligt tillstånd. Röd stift på LED ansluten till digital stift 4 på Arduino UNO. Blå stift på LED ansluten till digital stift 3 på Arduino UNO

Mikrobegränsningsbrytare användes som stopppunkter för skuggläge och stoppade motorrörelser. Gränslägesbrytare längst ner ansluten till digital stift 12 på Arduino UNO. Gränslägesbrytare upptill ansluten till digital stift 11 på Arduino UNO. Båda var inställda på initialt tillstånd på noll när de inte utlöstes/ trycktes

En L298n Dual H-Bridge användes för motorrotationsreglering. Behövdes för att hantera batteristyrka som tillhandahålls. Ström och jord från 12V-batteriet är anslutet till H-bron, som ger ström till 12V 200rpm-växelmotorn. H-bron är ansluten till Arduino UNO

12Volt 1,5A uppladdningsbart batteri ger ström till motorn

En 12Volt 0,6 A 200rpm borstad vändbar växelströmsmotor användes för detta projekt. Var för snabb för att arbeta vid full driftscykel samtidigt som den styrdes med Pulsbreddsmodulering (PWM)

Steg 7: Projektdesigndata

Inte mycket experimentella data, beräkningar, grafer eller kurvor behövdes för att utveckla projektet. Ljussensorn kan användas för ett stort ljusstyrka och temperatursensorn har ett intervall från -55 ° C till 155 ° C som mer än rymmer vårt temperaturintervall. Skärmen i sig är gjord av vinyltyg och fäst på en aluminiumstav och ett 12V batteri valdes eftersom jag inte ville ha problem med ström. En 12V motor valdes för att hantera spänningen och strömmen från batteriet och baserat på tidigare kunskap om att den borde vara tillräckligt kraftfull för att fungera under de krafter som skulle appliceras. Beräkningar gjordes för att bekräfta att den verkligen kunde hantera vridmomentet som skulle appliceras på motorns 0,24 tum axel. Eftersom den exakta typen av aluminiumstång var okänd på grund av användning av personliga förnödenheter, användes Aluminium 2024 för beräkningar. Diametern på stången är cirka 0,25 tum och längden är 18 tum. Med hjälp av onlinemetallbutikens vikträknare är stavens vikt 0,0822 lb. Det använda vinyltyget klipptes från en större bit som väger 1,5 lb. Den fyrkantiga tygstycken som används är 12 tum lång och 18 tum bred och är hälften så stor som originalstycket. Av denna anledning är vikten av vårt tygstycke cirka 0,75 lb. Den sammanlagda sammanlagda vikten för stången och tyget är 0,8322 lb. Vridmomentet på grund av dessa kombinerade laster verkar i stångens masscentrum och beräknades genom att multiplicera totalvikt med axelns radie 0,24 tum. Det totala vridmomentet kommer att verka i mitten av stången med ett värde av 0,2 lb-in. Stången är gjord av ett material med likformig diameter och har ett kedjestöd i ena änden och motoraxeln i den andra änden. Eftersom kedjestödet och motoraxeln är lika avstånd från stångens mitt, delas vridmomentet på grund av vikten av varje ände lika. Motoraxeln behövde därför hantera hälften av vridmomentet på grund av vikten eller 0,1 lb-in. Vår likströmsmotor har ett maximalt vridmoment på 0,87 lb-in vid 200 rpm vilket mer än rymmer solskyddet och stången så att motorn implementerades så att testningen kunde börja. Beräkningarna fick mig att inse att motorn inte skulle fungera vid maximala förhållanden så att arbetscykeln måste minskas från 100 procent. Arbetscykeln kalibrerades genom försök och fel för att bestämma den idealiska hastigheten för både höjning och sänkning av solskyddet.

Steg 8: Arduino Sketch

För att programmera kod använde jag Arduino IDE. Ladda ner programmeraren via webbplatsen

Det är enkelt att använda om du aldrig har använt det förut. Det finns många instruktionsvideor på YouTube eller internet för att lära dig hur du kodar ett program i Arduino -programvara.

Jag använde en Arduino UNO mikrokontroller som hårdvara för mitt projekt. Den hade precis tillräckligt med digitala pin -ingångar som jag behövde.

Den bifogade filen är min kod för projektet och seriell bildskärmsutskrift. Som märkbart i dokumentet som visar utskriften står det när skuggan är helt upp eller helt ned, och när den flyttas upp eller ner.

För att använda temperatursensorn DS18B20 användes ett bibliotek som heter OneWire. Detta bibliotek finns under fliken Skiss när Arduino -programmet är öppet.

För att koden ska fungera, se till att rätt port och kort används när du laddar upp koden, om inte Arduino ger ett FEL och inte fungerar korrekt.

Steg 9: Slutprodukt

Jag lägger alla kablar inuti lådan för att skydda dem från att skadas eller tas bort vilket gör att kretsen kanske inte fungerar.

Videon visar alla möjliga inställningar för det automatiska solskyddet. Skuggan går upp, sedan täcks ljuset för att få ner skuggan igen. Detta fungerar bara för att temperaturgränsen har uppnåtts, om temperaturen inte var tillräckligt varm skulle skuggan inte röra sig alls och skulle ligga nere i botten i viloläge. Temperaturen som krävs för att systemet ska fungera kan ändras och justeras efter önskemål. Vippomkopplaren i videon är att visa när fordonet är påslagen eller när man vill sluta ge ström till motorn.

Produkten är helt bärbar och autonom. Det är utformat för att vara ett föremål som är inbyggt i ett fordon som ett automatiskt skuggsystem, men kan använda nuvarande konstruktion för utomhusskuggningssystem eller inuti ett hus för fönster.

För inomhusbruk kan produkten så småningom anslutas fysiskt till en hustermostat eller med en Bluetooth -anpassning till kretsen och koden, vilket gör det möjligt att styra produkten med en mobilapp. Detta är inte den ursprungliga avsikten eller hur produkten är konstruerad, bara en potentiell användning av design.